TRIZ發(fā)明問題解決理論物質(zhì) 場分析(76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解)課件

產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理

物質(zhì)—場分析76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解時(shí)間：120分鐘目的：1、掌握物質(zhì)-場模型的構(gòu)建方法

2、掌握物質(zhì)-場模型分析系統(tǒng)的方法產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理時(shí)間：120分鐘課程大綱一、物質(zhì)-場的概念二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模三、典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解

－－在物質(zhì)-場中如何增加新物質(zhì)－－如何在物質(zhì)－場中引入場課程大綱一、物質(zhì)-場的概念A(yù)ltshuller認(rèn)為，所有的功能都可以分解為兩種物質(zhì)和一種場，即一種功能由兩種物質(zhì)及一種場三個(gè)要素組成，分別是目標(biāo)、工具和場。產(chǎn)品是功能的一種實(shí)現(xiàn)，因此，可用物質(zhì)-場（Substance-Field：Su-Field）分析產(chǎn)品的功能，把已有技術(shù)系統(tǒng)的問題模型化，這種方法是TRIZ最重要的分析工具之一。引言Altshuller認(rèn)為，所有的功能都可以分解為兩種物質(zhì)和一[TRIZ發(fā)明問題解決理論]物質(zhì)場分析(76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解)課件物質(zhì)（S）是指各種復(fù)雜級別的物體的通用稱謂，有可能是單一的元件（如螺栓、銷、杯子），也可能指復(fù)雜的系統(tǒng)（汽車、航空器、或者大型計(jì)算機(jī)主機(jī)）。物質(zhì)的狀態(tài)典型的物理狀態(tài)（如真空態(tài)、等離子態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）。大量的中間態(tài)和混合態(tài)（比如煙霧、泡沫、粉末、凝膠、氣溶膠、沸石）。這些狀態(tài)的物質(zhì)有各自特性，如熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)以及其他特性（熱絕緣、半導(dǎo)體、鐵磁性、發(fā)光體等等）。1、什么是物質(zhì)？物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)（S）是指各種復(fù)雜級別的物體的通用稱謂，有可能是單一的元完成某個(gè)過程的作用或形式稱作場。場（F）在TRIZ中包括：物理場：電磁場、重力場、強(qiáng)相互作用，弱相互作用，還有光學(xué)場、化學(xué)場、聲學(xué)場等。TRIZ的場提供能量流、信息流、力、相互作用或產(chǎn)生某種效果的反作用。場的存在必須依賴于某種物質(zhì)的存在，物質(zhì)是場的來源。2、什么是場？物質(zhì)-場的概念一、完成某個(gè)過程的作用或形式稱作場。2、什么是場？物質(zhì)-場的概念物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)-場的概念一、

3、最小技術(shù)系統(tǒng)：物質(zhì)－場模型TRIZ中最小的具有機(jī)能、可控的技術(shù)系統(tǒng)的圖形表現(xiàn)就稱為物質(zhì)-場模型（Su-FieldModel）。兩種物質(zhì)、一種能量及其相互作用可以完成單一功能，所以構(gòu)成一個(gè)最小技術(shù)系統(tǒng)，在TRIZ中稱為“物質(zhì)－場”

。物質(zhì)-場的概念一、3、最小技術(shù)系統(tǒng)：物質(zhì)－場模型TRIZ中最小的S1表示物質(zhì)，S2表示工具，Ｆ表示能量。兩種物質(zhì)S1及S2，一種場Ｆ，所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為物質(zhì)－場。其模型如圖所示。物質(zhì)-場的概念一、S1表示物質(zhì)，S2表示工具，Ｆ表示能量。兩種物質(zhì)S1及S物質(zhì)－場分析過程的符號系統(tǒng)如表所示：物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)－場分析過程的符號系統(tǒng)如表所示：物質(zhì)-場的概念一、4、物質(zhì)與場之間的相互作用物質(zhì)-場的概念一、4、物質(zhì)與場之間的相互作用物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)之間的相互作用通過場進(jìn)行，Ｆ２與Ｆ１可以相同或不同。相同時(shí)Ｆ２可以去掉。物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)之間的相互作用通過場進(jìn)行，Ｆ２與Ｆ１可以相同或不例：物質(zhì)-場的概念一、例：物質(zhì)-場的概念一、Finput輸入場

Fcontrol控制場Foutput輸出場

Substance(s)物質(zhì)(組)P

參數(shù),如形狀、維數(shù)、空間等二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模Finput輸入場Fcontrol控制1、熱膨脹的物質(zhì)-場模型物質(zhì)的輸入為熱量，輸出為力及物質(zhì)的形狀。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模1、熱膨脹的物質(zhì)-場模型物質(zhì)的輸入為熱量，輸出為力及物質(zhì)的形2、壓電效應(yīng)物質(zhì)-場模型壓電晶體在受到壓力的作用下產(chǎn)生電壓。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模2、壓電效應(yīng)物質(zhì)-場模型壓電晶體在受到壓力的作用下產(chǎn)生電壓。3、效應(yīng)鏈將單一效應(yīng)組合，可以形成效應(yīng)鏈。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模3、效應(yīng)鏈將單一效應(yīng)組合，可以形成效應(yīng)鏈。二、基于物質(zhì)-場的4、物理效應(yīng)物質(zhì)-場模型的應(yīng)用例:微調(diào)節(jié)注射泵是在生物體內(nèi)注入或提取微量液體的裝置。由針頭、柱塞、容器構(gòu)成。柱塞的移動(dòng)借助于手工或電驅(qū)動(dòng)裝置完成?，F(xiàn)代微調(diào)節(jié)注射泵的精度可達(dá)到±0.01μL。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模4、物理效應(yīng)物質(zhì)-場模型的應(yīng)用二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模步驟1：確定物質(zhì)S1.被移動(dòng)的液體，S1liquid步驟2:確認(rèn)S1如何被改變.S1liquid被移出容器.步驟3:確認(rèn)導(dǎo)致該變化的F1.機(jī)械場(力)F1mechanical可以導(dǎo)致該變化.步驟4:這種場存在嗎?假定不存在,轉(zhuǎn)步驟5.二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模步驟1：確定物質(zhì)S1.被移動(dòng)的液體，S1liqui步驟5:確認(rèn)能產(chǎn)生F1mechanical的F2→S2.

(1)熱膨脹效應(yīng):Fthermal→Ssolid

orliquid(2)壓電效應(yīng):Felectrical→Spiezoceramics(3)磁彈性效應(yīng):Fmagnetic→Sferromagnetic步驟6:產(chǎn)生概念Fthermal→Ssolidorliquid:加熱固體或液體,產(chǎn)生膨脹,使液體移動(dòng);

Felectrical→Spiezoceramics:電場中的壓電晶體膨脹,使液體移動(dòng);

Fmagnetic→Sferromagnetic:磁場中的磁彈性材料膨脹,使液體移動(dòng).二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模步驟5:確認(rèn)能產(chǎn)生F1mechanical的F2→S2技術(shù)系統(tǒng)可以用物質(zhì)-場模型描述。典型的模型如圖所示。S1S1FS1S2S1S2F1S1S2F1F2S1S2F1F2S3S1F1F2S1S2F2F1(1)(2)(3)不完整的物質(zhì)－場(4)完整的物質(zhì)－場

(5)并聯(lián)的物質(zhì)－場

(6)串聯(lián)的物質(zhì)－場

（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）(7)(8)用于檢測的物質(zhì)－場典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、技術(shù)系統(tǒng)可以用物質(zhì)-場模型描述。典型的模型如圖所示。S1S1假如待改進(jìn)的系統(tǒng)建立了物質(zhì)-場模型，將該物質(zhì)-場模型傳遞到新狀態(tài)的方法稱為標(biāo)準(zhǔn)解。初始物質(zhì)-場模型為ISM，需要的物質(zhì)-場模型為DSM。其過程如圖：根據(jù)問題描述建立初始物質(zhì)－場模型（ISM）

結(jié)合（ISM）與典型物質(zhì)－場模型識別對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解編寫需要的物質(zhì)－場模型（DSM）識別DSM的實(shí)際結(jié)構(gòu)，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)識別1、執(zhí)行的功能2、物體S13、工具S24、場F5、S1S2與F之間的相互作用典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、假如待改進(jìn)的系統(tǒng)建立了物質(zhì)-場模型，將該物質(zhì)-場模型3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）典型的物例：金屬扎制的過程中其變形區(qū)需要潤滑液潤滑。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）例：金屬扎制的過程中其變形區(qū)需要潤滑液潤滑。典型的物質(zhì)-場變通常液體潤滑液通過刷子及噴霧裝置施加到變形區(qū)域.問題：潤滑液不均勻，潤滑液粘滿棍子，浪費(fèi)很多。分析：實(shí)現(xiàn)功能：將所需要量的潤滑液施加到變形區(qū)域?，F(xiàn)狀：采用壓力實(shí)現(xiàn)潤滑液的流動(dòng)。原因：沒有合適的工具。F1pressure為壓力

S1lubricant為物質(zhì)典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）通常液體潤滑液通過刷子及噴霧裝置施加到變形區(qū)域.分析按標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1要引入F2→S2，施加機(jī)械作用于S1（lubricant）上。如圖所示：要引入S2，由S2施加S1，但S2不能干擾扎制過程。即，S2在變形區(qū)施加S1的同時(shí)，要消失。F2最好采用系統(tǒng)可用資源。扎制過程中的機(jī)械場及熱場是可用資源。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）按標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1要引入F2→S2，施加機(jī)械作用于S1（lu解：充滿潤滑液的紙被進(jìn)給到輥?zhàn)优c金屬帶之間，紙?jiān)诟邷叵氯紵?，在扎制區(qū)均勻留下潤滑液。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）解：充滿潤滑液的紙被進(jìn)給到輥?zhàn)优c金屬帶之間，紙?jiān)诟邷叵氯紵?.2消除物質(zhì)-場中的有害作用a.當(dāng)完整場模型中兩種物質(zhì)之間有用及有害作用同時(shí)存在，為了保持有用作用，消除有害作用，通常的方法是引入一種新物質(zhì)，將原來兩物質(zhì)隔離。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用a.當(dāng)完整場模型中兩種物質(zhì)之例：需要數(shù)千張厚度為0.01毫米的圓形鋁盤在車床上車削加工。問題：加工中鋁盤出現(xiàn)彎曲、變形、及邊緣撕裂等問題。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用例：需要數(shù)千張厚度為0.01毫米的圓形鋁盤在車床上車削加工。分析：S2與S1之間的有用與有害作用同時(shí)存在?？梢砸隨3使S1強(qiáng)度足以完成切削加工。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用分析：S2與S1之間的有用與有害作用同時(shí)存在?？梢砸隨3使解：將一打鋁盤置于水中，使其結(jié)冰。冰坨使鋁盤可以加工。如圖所示：典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用解：將一打鋁盤置于水中，使其結(jié)冰。冰坨使鋁盤可以加工b.與上一個(gè)方法類似，但不允許引入新物質(zhì),引入的第三種物質(zhì)是S1或S2的變形S3。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用b.與上一個(gè)方法類似，但不允許引入新物質(zhì),引入的第三種物質(zhì)是為了增加S3的可控性,需要增加一個(gè)輔助功能.主要物質(zhì)-場模型輔助物質(zhì)-場模型典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用為了增加S3的可控性,需要增加一個(gè)輔助功能.主要物質(zhì)-場例:管路運(yùn)送鋼珠。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用例:典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有c.假如兩種物質(zhì)間的有用及有害作用同時(shí)存在，兩種物質(zhì)又必須直接接觸，有用作用由F1提供，則采用F2中性化有害作用。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用c.假如兩種物質(zhì)間的有用及有害作用同時(shí)存在，兩種物質(zhì)又必須直例：通風(fēng)機(jī)械工作在充滿蒸汽與液滴的環(huán)境中。問題：直徑相對較大的液滴（直徑為50-800μm)，與高速旋轉(zhuǎn)葉片撞擊，使其受到侵蝕，影響其工作。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用例：通風(fēng)機(jī)械工作在充滿蒸汽與液滴的環(huán)境中。典型的物質(zhì)-場變換分析：如果直接在葉片上形成冰的保護(hù)層則效果很差。F2的任務(wù)是不使葉片與水滴接觸。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用分析：如果直接在葉片上形成冰的保護(hù)層則效果很差。F2的任務(wù)是解：采用電暈放電原理，使水滴及葉片均帶電，但相斥，從而使水滴不與葉片接觸。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用解：采用電暈放電原理，使水滴及葉片均帶電，但相斥，從而使水滴檢測與測量的問題通常涉及到對某種物質(zhì)的檢測與測量。按物質(zhì)-場的觀點(diǎn)分析，有圖中的幾種情況：3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、檢測與測量的問題通常涉及到對某種物質(zhì)的檢測與測量。按物質(zhì)-場a.假如一個(gè)系統(tǒng)中的某個(gè)問題需要檢測與測量，改變系統(tǒng)，使之不再需要。例：電烙鐵經(jīng)常用于昂貴電路板的補(bǔ)焊與維修。為了避免對元器件及電路板本身的傷害，電烙鐵頭部的溫度應(yīng)控制在允許使用范圍內(nèi)的最低溫度。通常，技術(shù)將溫度調(diào)整到高于最低使用溫度的范圍，這增加了電路板過熱的危險(xiǎn)。采用自動(dòng)控制，將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性與成本。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、a.假如一個(gè)系統(tǒng)中的某個(gè)問題需要檢測與測量，改變系統(tǒng)，使之不分析：如果一個(gè)系統(tǒng)需要精確的溫度控制，最好采用某種物質(zhì)，該物質(zhì)將溫度維持在該溫度范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，利用“居里點(diǎn)”是一種自然的選擇，在該點(diǎn)之上，鐵磁物質(zhì)失去磁性。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、分析：如果一個(gè)系統(tǒng)需要精確的溫度控制，最好采用某種物質(zhì)，該物解：電烙鐵頭部設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊。銅棒周圍覆蓋一層鐵鎳合金。線圈中的交變電流產(chǎn)生高頻交變磁場，在鐵鎳合金中誘發(fā)旋渦型電流，產(chǎn)生熱量，并加熱銅棒（頭部）。當(dāng)鐵鎳合金中的溫度到達(dá)居里點(diǎn)時(shí)，合金對磁場不敏感，溫度不再增加。當(dāng)溫度降低到居里點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，材料對磁場敏感，溫度增加。因此可以保持電烙鐵頭部溫度保持在±1℃。改變鐵鎳合金，可以改變溫度。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、解：電烙鐵頭部設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊。銅棒周圍覆蓋一層鐵鎳合金。線圈b、假如檢測一個(gè)非完整物質(zhì)-場中的某個(gè)元素是困難的，使其完整，并將一個(gè)場作為輸出。例：電冰箱冷卻管路的檢測需要一個(gè)簡單、方便、低成本、可靠的方法。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、b、假如檢測一個(gè)非完整物質(zhì)-場中的某個(gè)元素是困難的，使其完整分析：泄露的液滴為S1，其ISM是不完整模型。應(yīng)增加S2，它與Foptical作用，使S1可見，或轉(zhuǎn)換另一種場，使其變成Foptical。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、分析：泄露的液滴為S1，其ISM是不完整模型。應(yīng)增加S2，它解：（1）管路外表面涂上一層漆，如果有泄露，漆表面會(huì)鼓包，并可以觀察到。（2）熒光可以將紫外線輻射轉(zhuǎn)換成可見光。在電冰箱的管路系統(tǒng)空間中臨時(shí)放如熒光源，使泄露處顯現(xiàn)。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、解：3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、物質(zhì)-場分析的概念之一是使不完整的物質(zhì)場變得完整。這通常會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，還可能導(dǎo)致不希望的技術(shù)效果。解決基本思想是：引入物質(zhì)或場，又不引入物質(zhì)或場。標(biāo)準(zhǔn)解5.1.1假如需要引入一種物質(zhì)，因?yàn)橐蠡驐l件所限不能引入該物質(zhì)?？刹捎瞄g接方法：（1）采用系統(tǒng)所處環(huán)境中的物質(zhì)；（2）采用虛無物質(zhì)：發(fā)泡、多孔、空氣、縫隙等。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、物質(zhì)-場分析的概念之一是使不完整的物質(zhì)場變得完整。這通例：制造光學(xué)清晰液體的過程要檢測其雜質(zhì)。假如樣品中的雜質(zhì)超標(biāo)，樣品所在的母體要重新處理。雜質(zhì)是無磁性的小顆粒，在制造的不同階段進(jìn)入液體。好的檢測方法是光學(xué)法：激光掃描樣品，通過顆粒反射，記錄顆粒數(shù)。問題：當(dāng)顆粒的直徑較小時(shí)（如小于580nm)，顆粒不能被反射。

需要發(fā)明新的檢測方法與儀器。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、例：制造光學(xué)清晰液體的過程要檢測其雜質(zhì)。假如樣品中的雜質(zhì)超標(biāo)物質(zhì)-場分析：在初始的物質(zhì)-場中，微小粒子S1不能被場F1檢測到。第2種物質(zhì)S2應(yīng)引入，附加到S1，S2將F1轉(zhuǎn)變?yōu)榭煞瓷涞墓釬1’。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、物質(zhì)-場分析：在初始的物質(zhì)-場中，微小粒子S1不能被場F1檢S2應(yīng)能滿足三種主要需求：（1）S2應(yīng)足夠大，以放射光線。（2）S2應(yīng)足夠粘，能附著在S1上。（3）S2不能污染被測清洗液體。解：氣泡用于檢測粒子。加熱作為樣品的液體，在粒子周圍的液體首先沸騰，并產(chǎn)生氣泡。氣泡很快長大，容易檢測到。應(yīng)用已有物質(zhì)的變形，或其中的部分作為工具，以解決問題。（1）及（2）比較容易滿足，但（3）比較困難。理想的方法S2應(yīng)是S1的一種變形。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、S2應(yīng)能滿足三種主要需求：解：氣泡用于檢測粒子。加熱作標(biāo)準(zhǔn)解5.2.3假如系統(tǒng)內(nèi)部及外部已存在的場均不能被采用，而某種場的承載物質(zhì)或資源在系統(tǒng)中或環(huán)境中已存在，可以采用該場．例：一種滑動(dòng)軸承。通常采用熱傳感器測量軸承的溫度，溫度升高過快預(yù)示著軸承所承載機(jī)構(gòu)的可能發(fā)生事故。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、標(biāo)準(zhǔn)解5.2.3例：一種滑動(dòng)軸承。通常采用熱傳感器測量軸承的升溫過快時(shí)，傳感器送出電信號，該信號控制一快速關(guān)斷子系統(tǒng)開關(guān)，使機(jī)構(gòu)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，確保安全。問題：熱量需經(jīng)過一個(gè)傳遞路徑到達(dá)傳感器，這段時(shí)間延遲可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，需要設(shè)計(jì)一種新原理檢測系統(tǒng)。物質(zhì)－場分析：下圖是ISM及DSM。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、升溫過快時(shí)，傳感器送出電信號，該信號控制一快速關(guān)其中：S2是一種能產(chǎn)生電場Ｆel的物質(zhì)。解：采用軸承外圈作為S2。原理：處于接觸的兩個(gè)導(dǎo)熱體之間，由于熱分布不同，產(chǎn)生電動(dòng)勢，測量該電動(dòng)勢可以得到溫度變化的信號。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、其中：S2是一種能產(chǎn)生電場Ｆel的物質(zhì)。解：采用軸課程回顧一、物質(zhì)-場的概念二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模三、典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解四、在物質(zhì)-場中如何增加新物質(zhì)五、如何在物質(zhì)－場中引入場課程回顧一、物質(zhì)-場的概念76條標(biāo)準(zhǔn)解共分五類，具體內(nèi)容如下。第一類標(biāo)準(zhǔn)解：不改變或僅少量改變系統(tǒng)（1）改進(jìn)具有非完整功能的系統(tǒng)No.1假如只有S1，應(yīng)增加S2及力場F，以完整系統(tǒng)三要素，并使其有效。No.2假如系統(tǒng)不能改變，但可接受永久的或臨時(shí)的添加物，可以在S1或S2內(nèi)部添加來實(shí)現(xiàn)。No.3假如系統(tǒng)不能改變，但用永久的或臨時(shí)的用外部添加物來改變S1或S2是可以接受的，則加之。No.4假定系統(tǒng)不能改變，但可用環(huán)境資源作為內(nèi)部或外部添加物，是可接受的，則加之。No.5假定系統(tǒng)不能改變，但可以改變系統(tǒng)以外的環(huán)境，則改變之。No.6微小量的精確控制是困難的，則可以通過增加一個(gè)附加物，并在之后除去來控制微小量。76條標(biāo)準(zhǔn)解共分五類，具體內(nèi)容如下。No.7一個(gè)系統(tǒng)的場強(qiáng)度不夠，增加場強(qiáng)度又會(huì)損壞系統(tǒng)，可將強(qiáng)度足夠大的一個(gè)場施加到另一元件上，把該元件再連接到原系統(tǒng)上。同理，一種物質(zhì)不能很好地發(fā)揮作用，則可連接到另一物質(zhì)上發(fā)揮作用。No.8同時(shí)需要大的（強(qiáng)的）和小的（弱的）效應(yīng)時(shí)，需小效應(yīng)的位置可由物質(zhì)S3來保護(hù)。（2）消除或抵消有害效應(yīng)No.9在一個(gè)系統(tǒng)中有用及有害效應(yīng)同時(shí)存在，S1及S2不必互相接觸，引入S3來消除有害效應(yīng)。No.10與No.9類似，但不允許增加新物質(zhì)。通過改變S1或S2來消除有害效應(yīng)。該類解包括增加“虛無物質(zhì)”，如：空位、真空或空氣、氣泡等，或加一種場。No.11有害效應(yīng)是一種場引起的，則引入物質(zhì)S3吸收有害效應(yīng)。No.12在一個(gè)系統(tǒng)中，有用、有害效應(yīng)同時(shí)存在，但S1及S2必須處于接觸狀態(tài)，則增加場F2使之抵消F1的影響，或者得到一附加的有用效應(yīng)。No.13在一個(gè)系統(tǒng)中，由于一個(gè)要素存在磁性而產(chǎn)生有害效應(yīng)。將該要素加熱到居里點(diǎn)以上，磁性將不存在，或者引入一相反的磁場消除原磁場。No.7一個(gè)系統(tǒng)的場強(qiáng)度不夠，增加場強(qiáng)度又會(huì)損壞系統(tǒng)，可將第二類標(biāo)準(zhǔn)解：改變系統(tǒng)（1）變換到復(fù)雜的物-場模型No.14串聯(lián)的物-場模型：將S2及F1施加到S3；再將S3及F2施加到S1。兩串聯(lián)模型獨(dú)立可控。No.15并聯(lián)的物-場模型：一個(gè)可控性很差的系統(tǒng)已存在部分不能改變，則可并聯(lián)第二個(gè)場。（2）加強(qiáng)物-場No.16對可控性差的場，用一易控場來代替，或增加一易控場：由重力場變?yōu)闄C(jī)械場或由機(jī)械場變?yōu)殡姶艌?。其核心是由物理接觸變到場的作用。No.17將S2由宏觀變?yōu)槲⒂^。No.18改變S2成為允許氣體或液體通過的多孔的或具有毛細(xì)孔的材料。No.19使系統(tǒng)更具柔性或適應(yīng)性，通常方式是由剛性變?yōu)橐粋€(gè)鉸接，或成為連續(xù)柔性系統(tǒng)。第二類標(biāo)準(zhǔn)解：改變系統(tǒng)No.20駐波被用于液體或粒子定位。No.21將單一物質(zhì)或不可控物質(zhì)變成確定空間結(jié)構(gòu)的非單一物質(zhì)，這種變化可以是永久的或臨時(shí)的。（3）控制或改變頻率No.22使F與S1或S2的自然頻率匹配或不匹配。No.23與F1或F2的固有頻率匹配。No.24兩個(gè)不相容或獨(dú)立的動(dòng)作可相繼完成。（4）鐵磁材料與磁場結(jié)合No.25在一個(gè)系統(tǒng)中增加鐵磁材料和（或）磁場。No.26將No.16與No.25結(jié)合，利用鐵磁材料與磁。No.27利用磁流體，這是No.26的一個(gè)特例。No.28利用含有磁粒子或液體的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。No.20駐波被用于液體或粒子定位。No.29利用附加場，如涂層，使非磁場體永久或臨時(shí)具有磁性。No.30假如一個(gè)物體不能具有磁性，將鐵磁物質(zhì)引入到環(huán)境之中。No.31利用自然現(xiàn)象，如物體按場排列，或在居里點(diǎn)以上使物體失去磁性。No.32利用動(dòng)態(tài)，可變成自調(diào)整的磁場。No.33加鐵磁粒子改變材料結(jié)構(gòu)，施加磁場移動(dòng)粒子，使非結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)化系統(tǒng)，或反之。No.34與F場的自然頻率相匹配。對于宏觀系統(tǒng)，采用機(jī)械振動(dòng)增加鐵磁粒子的運(yùn)動(dòng)。在分子及原子水平上，材料的復(fù)合成分可通過改變磁場頻率的方法用電子諧振頻譜確定。No.35用電流產(chǎn)生磁場并代替磁粒子。No.36電流變流體具有被電磁場控制的黏度，利用此性質(zhì)及其他方法一起使用，如電流變流體軸承等。No.29利用附加場，如涂層，使非磁場體永久或臨時(shí)具有磁性第三類標(biāo)準(zhǔn)解：傳遞系統(tǒng)（1）傳遞到雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)No.37系統(tǒng)傳遞1：產(chǎn)生雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)。No.38改進(jìn)雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)中的連接。No.39系統(tǒng)傳遞2:在系統(tǒng)之間增加新的功能。No.40雙系統(tǒng)及多系統(tǒng)的簡化。No.41系統(tǒng)傳遞3:利用整體與部分之間的相反特性。（2）傳遞到微觀水平No.42系統(tǒng)傳遞4：傳遞到微觀水平來控制。第三類標(biāo)準(zhǔn)解：傳遞系統(tǒng)第四類標(biāo)準(zhǔn)解：檢測系統(tǒng)（1）間接法No.43替代系統(tǒng)中的檢測與測量，使之不再需要。No.44若No.43不可能，則測量一復(fù)制品或肖像。No.45如No.43及No.44不可能，則利用兩個(gè)檢測量代替一個(gè)連續(xù)測量。（2）將零件或場引入到已存在的系統(tǒng)中No.46假如一個(gè)不完整物-場系統(tǒng)不能被檢測，則增加單一或兩個(gè)物-場系統(tǒng)，且一個(gè)場作為輸出。假如已存在的場是非有效的，在不影響原系統(tǒng)的條件下，改變或加強(qiáng)該場，使它具有容易檢測的參數(shù)。No.47測量一引入的附加物。No.48假如在系統(tǒng)中不能增加附加物，則在環(huán)境中增加而對系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)場，檢測此場對系統(tǒng)的影響。No.49假如附加場不能被引入到環(huán)境中去，則分解或改變環(huán)境中已存在的物質(zhì)，并測量產(chǎn)生的效應(yīng)。第四類標(biāo)準(zhǔn)解：檢測系統(tǒng)（3）加強(qiáng)測量系統(tǒng)No.50利用自然現(xiàn)象。例如：利用系統(tǒng)中出現(xiàn)的已知科學(xué)效應(yīng)，通過觀察效應(yīng)的變化，決定系統(tǒng)的狀態(tài)。No.51假如系統(tǒng)不能直接或通過場測量，則測量系統(tǒng)或要素激發(fā)的固有頻率來確定系統(tǒng)變化。No.52假如實(shí)現(xiàn)No.51不可能，則測量與已知特性相聯(lián)系的物體的固有頻率。（4）測量鐵磁場（Fe-場）No.53增加或利用鐵磁物質(zhì)或磁場以便測量。No.54增加磁場粒子或改變一種物質(zhì)成為鐵磁粒子以便測量。測量所導(dǎo)致的磁場變化即可。No.55假如No.54不可能建立一個(gè)復(fù)合系統(tǒng)，則添加鐵磁粒子到系統(tǒng)中去。No.56假如系統(tǒng)中不允許增加鐵磁物質(zhì)，則將其加到環(huán)境中。No.57測量與磁性有關(guān)現(xiàn)象，如居里點(diǎn)、磁滯等。（3）加強(qiáng)測量系統(tǒng)（5）測量系統(tǒng)的改進(jìn)方向No.58若單系統(tǒng)精度不夠，可用雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)。No.59代替直接測量，可測量時(shí)間或空間的一階或二階導(dǎo)數(shù)。第五類標(biāo)準(zhǔn)解：簡化改進(jìn)系統(tǒng)（1）引入物質(zhì)No.60間接方法：1）使用無成本資源，如：空氣、真空、氣泡、泡沫、縫隙等；2）利用場代替物質(zhì)；3）用外部附加物代替內(nèi)部附加物；4）利用少量但非?；罨母郊游?；5）將附加物集中到一特定位置上；6）暫時(shí)引入附加物；7）假如原系統(tǒng)中不允許附加物，可在其復(fù)制品中增加附加物，這包括仿真器的使用；8）引入化合物，當(dāng)它們起反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生所需要的化合物，而直接引入這些化合物是有害的；9）通過對環(huán)境或物體本身的分解獲得所需的附加物。No.61將要素分為更小的單元。No.62附加物用完后自動(dòng)消除。No.63假如環(huán)境不允許大量使用某種材料，則使用對環(huán)境無影響的東西。（5）測量系統(tǒng)的改進(jìn)方向（2）使用場No.64使用一種場來產(chǎn)生另一種場。No.65利用環(huán)境中已存在的場。No.66使用屬于場資源的物質(zhì)。（3）狀態(tài)傳遞No.67狀態(tài)傳遞1：替代狀態(tài)。No.68狀態(tài)傳遞2：雙態(tài)。No.69狀態(tài)傳遞3：利用轉(zhuǎn)換中的伴隨現(xiàn)象。No.70狀態(tài)傳遞4：傳遞到雙態(tài)。No.71利用元件或物質(zhì)間的作用使其更有效。（2）使用場（4）應(yīng)用自然現(xiàn)象No.72自控制傳遞。假如一物體必須具有不同的狀態(tài)，應(yīng)使其自身從一個(gè)狀態(tài)傳遞到另一狀態(tài)。No.73當(dāng)輸入場較弱時(shí)，加強(qiáng)輸出場，通常在接近狀態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)。（5）產(chǎn)生高等或低等結(jié)構(gòu)水平的物質(zhì)No.74通過分解獲得物質(zhì)粒子。No.75通過結(jié)合獲得物質(zhì)。No.76假如高等結(jié)構(gòu)物質(zhì)需分解但又不能分解，可用次高一級的物質(zhì)狀態(tài)替代；反之，如低等結(jié)構(gòu)物質(zhì)不能應(yīng)用，則用高一級的物質(zhì)代替。（4）應(yīng)用自然現(xiàn)象謝謝大家謝謝大家謝謝欣賞THANKYOUFORWATCHING謝謝欣賞THANKYOUFORWATCHING產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理

物質(zhì)—場分析76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解時(shí)間：120分鐘目的：1、掌握物質(zhì)-場模型的構(gòu)建方法

2、掌握物質(zhì)-場模型分析系統(tǒng)的方法產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理時(shí)間：120分鐘課程大綱一、物質(zhì)-場的概念二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模三、典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解

－－在物質(zhì)-場中如何增加新物質(zhì)－－如何在物質(zhì)－場中引入場課程大綱一、物質(zhì)-場的概念A(yù)ltshuller認(rèn)為，所有的功能都可以分解為兩種物質(zhì)和一種場，即一種功能由兩種物質(zhì)及一種場三個(gè)要素組成，分別是目標(biāo)、工具和場。產(chǎn)品是功能的一種實(shí)現(xiàn)，因此，可用物質(zhì)-場（Substance-Field：Su-Field）分析產(chǎn)品的功能，把已有技術(shù)系統(tǒng)的問題模型化，這種方法是TRIZ最重要的分析工具之一。引言Altshuller認(rèn)為，所有的功能都可以分解為兩種物質(zhì)和一[TRIZ發(fā)明問題解決理論]物質(zhì)場分析(76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解)課件物質(zhì)（S）是指各種復(fù)雜級別的物體的通用稱謂，有可能是單一的元件（如螺栓、銷、杯子），也可能指復(fù)雜的系統(tǒng)（汽車、航空器、或者大型計(jì)算機(jī)主機(jī)）。物質(zhì)的狀態(tài)典型的物理狀態(tài)（如真空態(tài)、等離子態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）。大量的中間態(tài)和混合態(tài)（比如煙霧、泡沫、粉末、凝膠、氣溶膠、沸石）。這些狀態(tài)的物質(zhì)有各自特性，如熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)以及其他特性（熱絕緣、半導(dǎo)體、鐵磁性、發(fā)光體等等）。1、什么是物質(zhì)？物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)（S）是指各種復(fù)雜級別的物體的通用稱謂，有可能是單一的元完成某個(gè)過程的作用或形式稱作場。場（F）在TRIZ中包括：物理場：電磁場、重力場、強(qiáng)相互作用，弱相互作用，還有光學(xué)場、化學(xué)場、聲學(xué)場等。TRIZ的場提供能量流、信息流、力、相互作用或產(chǎn)生某種效果的反作用。場的存在必須依賴于某種物質(zhì)的存在，物質(zhì)是場的來源。2、什么是場？物質(zhì)-場的概念一、完成某個(gè)過程的作用或形式稱作場。2、什么是場？物質(zhì)-場的概念物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)-場的概念一、

3、最小技術(shù)系統(tǒng)：物質(zhì)－場模型TRIZ中最小的具有機(jī)能、可控的技術(shù)系統(tǒng)的圖形表現(xiàn)就稱為物質(zhì)-場模型（Su-FieldModel）。兩種物質(zhì)、一種能量及其相互作用可以完成單一功能，所以構(gòu)成一個(gè)最小技術(shù)系統(tǒng)，在TRIZ中稱為“物質(zhì)－場”

。物質(zhì)-場的概念一、3、最小技術(shù)系統(tǒng)：物質(zhì)－場模型TRIZ中最小的S1表示物質(zhì)，S2表示工具，Ｆ表示能量。兩種物質(zhì)S1及S2，一種場Ｆ，所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為物質(zhì)－場。其模型如圖所示。物質(zhì)-場的概念一、S1表示物質(zhì)，S2表示工具，Ｆ表示能量。兩種物質(zhì)S1及S物質(zhì)－場分析過程的符號系統(tǒng)如表所示：物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)－場分析過程的符號系統(tǒng)如表所示：物質(zhì)-場的概念一、4、物質(zhì)與場之間的相互作用物質(zhì)-場的概念一、4、物質(zhì)與場之間的相互作用物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)之間的相互作用通過場進(jìn)行，Ｆ２與Ｆ１可以相同或不同。相同時(shí)Ｆ２可以去掉。物質(zhì)-場的概念一、物質(zhì)之間的相互作用通過場進(jìn)行，Ｆ２與Ｆ１可以相同或不例：物質(zhì)-場的概念一、例：物質(zhì)-場的概念一、Finput輸入場

Fcontrol控制場Foutput輸出場

Substance(s)物質(zhì)(組)P

參數(shù),如形狀、維數(shù)、空間等二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模Finput輸入場Fcontrol控制1、熱膨脹的物質(zhì)-場模型物質(zhì)的輸入為熱量，輸出為力及物質(zhì)的形狀。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模1、熱膨脹的物質(zhì)-場模型物質(zhì)的輸入為熱量，輸出為力及物質(zhì)的形2、壓電效應(yīng)物質(zhì)-場模型壓電晶體在受到壓力的作用下產(chǎn)生電壓。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模2、壓電效應(yīng)物質(zhì)-場模型壓電晶體在受到壓力的作用下產(chǎn)生電壓。3、效應(yīng)鏈將單一效應(yīng)組合，可以形成效應(yīng)鏈。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模3、效應(yīng)鏈將單一效應(yīng)組合，可以形成效應(yīng)鏈。二、基于物質(zhì)-場的4、物理效應(yīng)物質(zhì)-場模型的應(yīng)用例:微調(diào)節(jié)注射泵是在生物體內(nèi)注入或提取微量液體的裝置。由針頭、柱塞、容器構(gòu)成。柱塞的移動(dòng)借助于手工或電驅(qū)動(dòng)裝置完成?，F(xiàn)代微調(diào)節(jié)注射泵的精度可達(dá)到±0.01μL。二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模4、物理效應(yīng)物質(zhì)-場模型的應(yīng)用二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模步驟1：確定物質(zhì)S1.被移動(dòng)的液體，S1liquid步驟2:確認(rèn)S1如何被改變.S1liquid被移出容器.步驟3:確認(rèn)導(dǎo)致該變化的F1.機(jī)械場(力)F1mechanical可以導(dǎo)致該變化.步驟4:這種場存在嗎?假定不存在,轉(zhuǎn)步驟5.二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模步驟1：確定物質(zhì)S1.被移動(dòng)的液體，S1liqui步驟5:確認(rèn)能產(chǎn)生F1mechanical的F2→S2.

(1)熱膨脹效應(yīng):Fthermal→Ssolid

orliquid(2)壓電效應(yīng):Felectrical→Spiezoceramics(3)磁彈性效應(yīng):Fmagnetic→Sferromagnetic步驟6:產(chǎn)生概念Fthermal→Ssolidorliquid:加熱固體或液體,產(chǎn)生膨脹,使液體移動(dòng);

Felectrical→Spiezoceramics:電場中的壓電晶體膨脹,使液體移動(dòng);

Fmagnetic→Sferromagnetic:磁場中的磁彈性材料膨脹,使液體移動(dòng).二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模步驟5:確認(rèn)能產(chǎn)生F1mechanical的F2→S2技術(shù)系統(tǒng)可以用物質(zhì)-場模型描述。典型的模型如圖所示。S1S1FS1S2S1S2F1S1S2F1F2S1S2F1F2S3S1F1F2S1S2F2F1(1)(2)(3)不完整的物質(zhì)－場(4)完整的物質(zhì)－場

(5)并聯(lián)的物質(zhì)－場

(6)串聯(lián)的物質(zhì)－場

（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）(7)(8)用于檢測的物質(zhì)－場典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、技術(shù)系統(tǒng)可以用物質(zhì)-場模型描述。典型的模型如圖所示。S1S1假如待改進(jìn)的系統(tǒng)建立了物質(zhì)-場模型，將該物質(zhì)-場模型傳遞到新狀態(tài)的方法稱為標(biāo)準(zhǔn)解。初始物質(zhì)-場模型為ISM，需要的物質(zhì)-場模型為DSM。其過程如圖：根據(jù)問題描述建立初始物質(zhì)－場模型（ISM）

結(jié)合（ISM）與典型物質(zhì)－場模型識別對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解編寫需要的物質(zhì)－場模型（DSM）識別DSM的實(shí)際結(jié)構(gòu)，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)識別1、執(zhí)行的功能2、物體S13、工具S24、場F5、S1S2與F之間的相互作用典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、假如待改進(jìn)的系統(tǒng)建立了物質(zhì)-場模型，將該物質(zhì)-場模型3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）典型的物例：金屬扎制的過程中其變形區(qū)需要潤滑液潤滑。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）例：金屬扎制的過程中其變形區(qū)需要潤滑液潤滑。典型的物質(zhì)-場變通常液體潤滑液通過刷子及噴霧裝置施加到變形區(qū)域.問題：潤滑液不均勻，潤滑液粘滿棍子，浪費(fèi)很多。分析：實(shí)現(xiàn)功能：將所需要量的潤滑液施加到變形區(qū)域?，F(xiàn)狀：采用壓力實(shí)現(xiàn)潤滑液的流動(dòng)。原因：沒有合適的工具。F1pressure為壓力

S1lubricant為物質(zhì)典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）通常液體潤滑液通過刷子及噴霧裝置施加到變形區(qū)域.分析按標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1要引入F2→S2，施加機(jī)械作用于S1（lubricant）上。如圖所示：要引入S2，由S2施加S1，但S2不能干擾扎制過程。即，S2在變形區(qū)施加S1的同時(shí)，要消失。F2最好采用系統(tǒng)可用資源。扎制過程中的機(jī)械場及熱場是可用資源。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）按標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1要引入F2→S2，施加機(jī)械作用于S1（lu解：充滿潤滑液的紙被進(jìn)給到輥?zhàn)优c金屬帶之間，紙?jiān)诟邷叵氯紵?，在扎制區(qū)均勻留下潤滑液。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.1完善具有不完整功能的系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)解1.1.1）解：充滿潤滑液的紙被進(jìn)給到輥?zhàn)优c金屬帶之間，紙?jiān)诟邷叵氯紵?.2消除物質(zhì)-場中的有害作用a.當(dāng)完整場模型中兩種物質(zhì)之間有用及有害作用同時(shí)存在，為了保持有用作用，消除有害作用，通常的方法是引入一種新物質(zhì)，將原來兩物質(zhì)隔離。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用a.當(dāng)完整場模型中兩種物質(zhì)之例：需要數(shù)千張厚度為0.01毫米的圓形鋁盤在車床上車削加工。問題：加工中鋁盤出現(xiàn)彎曲、變形、及邊緣撕裂等問題。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用例：需要數(shù)千張厚度為0.01毫米的圓形鋁盤在車床上車削加工。分析：S2與S1之間的有用與有害作用同時(shí)存在?？梢砸隨3使S1強(qiáng)度足以完成切削加工。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用分析：S2與S1之間的有用與有害作用同時(shí)存在?？梢砸隨3使解：將一打鋁盤置于水中，使其結(jié)冰。冰坨使鋁盤可以加工。如圖所示：典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用解：將一打鋁盤置于水中，使其結(jié)冰。冰坨使鋁盤可以加工b.與上一個(gè)方法類似，但不允許引入新物質(zhì),引入的第三種物質(zhì)是S1或S2的變形S3。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用b.與上一個(gè)方法類似，但不允許引入新物質(zhì),引入的第三種物質(zhì)是為了增加S3的可控性,需要增加一個(gè)輔助功能.主要物質(zhì)-場模型輔助物質(zhì)-場模型典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用為了增加S3的可控性,需要增加一個(gè)輔助功能.主要物質(zhì)-場例:管路運(yùn)送鋼珠。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用例:典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有c.假如兩種物質(zhì)間的有用及有害作用同時(shí)存在，兩種物質(zhì)又必須直接接觸，有用作用由F1提供，則采用F2中性化有害作用。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用c.假如兩種物質(zhì)間的有用及有害作用同時(shí)存在，兩種物質(zhì)又必須直例：通風(fēng)機(jī)械工作在充滿蒸汽與液滴的環(huán)境中。問題：直徑相對較大的液滴（直徑為50-800μm)，與高速旋轉(zhuǎn)葉片撞擊，使其受到侵蝕，影響其工作。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用例：通風(fēng)機(jī)械工作在充滿蒸汽與液滴的環(huán)境中。典型的物質(zhì)-場變換分析：如果直接在葉片上形成冰的保護(hù)層則效果很差。F2的任務(wù)是不使葉片與水滴接觸。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用分析：如果直接在葉片上形成冰的保護(hù)層則效果很差。F2的任務(wù)是解：采用電暈放電原理，使水滴及葉片均帶電，但相斥，從而使水滴不與葉片接觸。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、3.2消除物質(zhì)-場中的有害作用解：采用電暈放電原理，使水滴及葉片均帶電，但相斥，從而使水滴檢測與測量的問題通常涉及到對某種物質(zhì)的檢測與測量。按物質(zhì)-場的觀點(diǎn)分析，有圖中的幾種情況：3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、檢測與測量的問題通常涉及到對某種物質(zhì)的檢測與測量。按物質(zhì)-場a.假如一個(gè)系統(tǒng)中的某個(gè)問題需要檢測與測量，改變系統(tǒng)，使之不再需要。例：電烙鐵經(jīng)常用于昂貴電路板的補(bǔ)焊與維修。為了避免對元器件及電路板本身的傷害，電烙鐵頭部的溫度應(yīng)控制在允許使用范圍內(nèi)的最低溫度。通常，技術(shù)將溫度調(diào)整到高于最低使用溫度的范圍，這增加了電路板過熱的危險(xiǎn)。采用自動(dòng)控制，將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性與成本。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、a.假如一個(gè)系統(tǒng)中的某個(gè)問題需要檢測與測量，改變系統(tǒng)，使之不分析：如果一個(gè)系統(tǒng)需要精確的溫度控制，最好采用某種物質(zhì)，該物質(zhì)將溫度維持在該溫度范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，利用“居里點(diǎn)”是一種自然的選擇，在該點(diǎn)之上，鐵磁物質(zhì)失去磁性。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、分析：如果一個(gè)系統(tǒng)需要精確的溫度控制，最好采用某種物質(zhì)，該物解：電烙鐵頭部設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊。銅棒周圍覆蓋一層鐵鎳合金。線圈中的交變電流產(chǎn)生高頻交變磁場，在鐵鎳合金中誘發(fā)旋渦型電流，產(chǎn)生熱量，并加熱銅棒（頭部）。當(dāng)鐵鎳合金中的溫度到達(dá)居里點(diǎn)時(shí)，合金對磁場不敏感，溫度不再增加。當(dāng)溫度降低到居里點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，材料對磁場敏感，溫度增加。因此可以保持電烙鐵頭部溫度保持在±1℃。改變鐵鎳合金，可以改變溫度。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、解：電烙鐵頭部設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊。銅棒周圍覆蓋一層鐵鎳合金。線圈b、假如檢測一個(gè)非完整物質(zhì)-場中的某個(gè)元素是困難的，使其完整，并將一個(gè)場作為輸出。例：電冰箱冷卻管路的檢測需要一個(gè)簡單、方便、低成本、可靠的方法。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、b、假如檢測一個(gè)非完整物質(zhì)-場中的某個(gè)元素是困難的，使其完整分析：泄露的液滴為S1，其ISM是不完整模型。應(yīng)增加S2，它與Foptical作用，使S1可見，或轉(zhuǎn)換另一種場，使其變成Foptical。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、分析：泄露的液滴為S1，其ISM是不完整模型。應(yīng)增加S2，它解：（1）管路外表面涂上一層漆，如果有泄露，漆表面會(huì)鼓包，并可以觀察到。（2）熒光可以將紫外線輻射轉(zhuǎn)換成可見光。在電冰箱的管路系統(tǒng)空間中臨時(shí)放如熒光源，使泄露處顯現(xiàn)。3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、解：3.3檢測與測量典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、物質(zhì)-場分析的概念之一是使不完整的物質(zhì)場變得完整。這通常會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，還可能導(dǎo)致不希望的技術(shù)效果。解決基本思想是：引入物質(zhì)或場，又不引入物質(zhì)或場。標(biāo)準(zhǔn)解5.1.1假如需要引入一種物質(zhì)，因?yàn)橐蠡驐l件所限不能引入該物質(zhì)。可采用間接方法：（1）采用系統(tǒng)所處環(huán)境中的物質(zhì)；（2）采用虛無物質(zhì)：發(fā)泡、多孔、空氣、縫隙等。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、物質(zhì)-場分析的概念之一是使不完整的物質(zhì)場變得完整。這通例：制造光學(xué)清晰液體的過程要檢測其雜質(zhì)。假如樣品中的雜質(zhì)超標(biāo)，樣品所在的母體要重新處理。雜質(zhì)是無磁性的小顆粒，在制造的不同階段進(jìn)入液體。好的檢測方法是光學(xué)法：激光掃描樣品，通過顆粒反射，記錄顆粒數(shù)。問題：當(dāng)顆粒的直徑較小時(shí)（如小于580nm)，顆粒不能被反射。

需要發(fā)明新的檢測方法與儀器。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、例：制造光學(xué)清晰液體的過程要檢測其雜質(zhì)。假如樣品中的雜質(zhì)超標(biāo)物質(zhì)-場分析：在初始的物質(zhì)-場中，微小粒子S1不能被場F1檢測到。第2種物質(zhì)S2應(yīng)引入，附加到S1，S2將F1轉(zhuǎn)變?yōu)榭煞瓷涞墓釬1’。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、物質(zhì)-場分析：在初始的物質(zhì)-場中，微小粒子S1不能被場F1檢S2應(yīng)能滿足三種主要需求：（1）S2應(yīng)足夠大，以放射光線。（2）S2應(yīng)足夠粘，能附著在S1上。（3）S2不能污染被測清洗液體。解：氣泡用于檢測粒子。加熱作為樣品的液體，在粒子周圍的液體首先沸騰，并產(chǎn)生氣泡。氣泡很快長大，容易檢測到。應(yīng)用已有物質(zhì)的變形，或其中的部分作為工具，以解決問題。（1）及（2）比較容易滿足，但（3）比較困難。理想的方法S2應(yīng)是S1的一種變形。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、S2應(yīng)能滿足三種主要需求：解：氣泡用于檢測粒子。加熱作標(biāo)準(zhǔn)解5.2.3假如系統(tǒng)內(nèi)部及外部已存在的場均不能被采用，而某種場的承載物質(zhì)或資源在系統(tǒng)中或環(huán)境中已存在，可以采用該場．例：一種滑動(dòng)軸承。通常采用熱傳感器測量軸承的溫度，溫度升高過快預(yù)示著軸承所承載機(jī)構(gòu)的可能發(fā)生事故。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、標(biāo)準(zhǔn)解5.2.3例：一種滑動(dòng)軸承。通常采用熱傳感器測量軸承的升溫過快時(shí)，傳感器送出電信號，該信號控制一快速關(guān)斷子系統(tǒng)開關(guān)，使機(jī)構(gòu)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，確保安全。問題：熱量需經(jīng)過一個(gè)傳遞路徑到達(dá)傳感器，這段時(shí)間延遲可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，需要設(shè)計(jì)一種新原理檢測系統(tǒng)。物質(zhì)－場分析：下圖是ISM及DSM。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、升溫過快時(shí)，傳感器送出電信號，該信號控制一快速關(guān)其中：S2是一種能產(chǎn)生電場Ｆel的物質(zhì)。解：采用軸承外圈作為S2。原理：處于接觸的兩個(gè)導(dǎo)熱體之間，由于熱分布不同，產(chǎn)生電動(dòng)勢，測量該電動(dòng)勢可以得到溫度變化的信號。典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解三、其中：S2是一種能產(chǎn)生電場Ｆel的物質(zhì)。解：采用軸課程回顧一、物質(zhì)-場的概念二、基于物質(zhì)-場的物理效應(yīng)建模三、典型的物質(zhì)-場變換:標(biāo)準(zhǔn)解四、在物質(zhì)-場中如何增加新物質(zhì)五、如何在物質(zhì)－場中引入場課程回顧一、物質(zhì)-場的概念76條標(biāo)準(zhǔn)解共分五類，具體內(nèi)容如下。第一類標(biāo)準(zhǔn)解：不改變或僅少量改變系統(tǒng)（1）改進(jìn)具有非完整功能的系統(tǒng)No.1假如只有S1，應(yīng)增加S2及力場F，以完整系統(tǒng)三要素，并使其有效。No.2假如系統(tǒng)不能改變，但可接受永久的或臨時(shí)的添加物，可以在S1或S2內(nèi)部添加來實(shí)現(xiàn)。No.3假如系統(tǒng)不能改變，但用永久的或臨時(shí)的用外部添加物來改變S1或S2是可以接受的，則加之。No.4假定系統(tǒng)不能改變，但可用環(huán)境資源作為內(nèi)部或外部添加物，是可接受的，則加之。No.5假定系統(tǒng)不能改變，但可以改變系統(tǒng)以外的環(huán)境，則改變之。No.6微小量的精確控制是困難的，則可以通過增加一個(gè)附加物，并在之后除去來控制微小量。76條標(biāo)準(zhǔn)解共分五類，具體內(nèi)容如下。No.7一個(gè)系統(tǒng)的場強(qiáng)度不夠，增加場強(qiáng)度又會(huì)損壞系統(tǒng)，可將強(qiáng)度足夠大的一個(gè)場施加到另一元件上，把該元件再連接到原系統(tǒng)上。同理，一種物質(zhì)不能很好地發(fā)揮作用，則可連接到另一物質(zhì)上發(fā)揮作用。No.8同時(shí)需要大的（強(qiáng)的）和小的（弱的）效應(yīng)時(shí)，需小效應(yīng)的位置可由物質(zhì)S3來保護(hù)。（2）消除或抵消有害效應(yīng)No.9在一個(gè)系統(tǒng)中有用及有害效應(yīng)同時(shí)存在，S1及S2不必互相接觸，引入S3來消除有害效應(yīng)。No.10與No.9類似，但不允許增加新物質(zhì)。通過改變S1或S2來消除有害效應(yīng)。該類解包括增加“虛無物質(zhì)”，如：空位、真空或空氣、氣泡等，或加一種場。No.11有害效應(yīng)是一種場引起的，則引入物質(zhì)S3吸收有害效應(yīng)。No.12在一個(gè)系統(tǒng)中，有用、有害效應(yīng)同時(shí)存在，但S1及S2必須處于接觸狀態(tài)，則增加場F2使之抵消F1的影響，或者得到一附加的有用效應(yīng)。No.13在一個(gè)系統(tǒng)中，由于一個(gè)要素存在磁性而產(chǎn)生有害效應(yīng)。將該要素加熱到居里點(diǎn)以上，磁性將不存在，或者引入一相反的磁場消除原磁場。No.7一個(gè)系統(tǒng)的場強(qiáng)度不夠，增加場強(qiáng)度又會(huì)損壞系統(tǒng)，可將第二類標(biāo)準(zhǔn)解：改變系統(tǒng)（1）變換到復(fù)雜的物-場模型No.14串聯(lián)的物-場模型：將S2及F1施加到S3；再將S3及F2施加到S1。兩串聯(lián)模型獨(dú)立可控。No.15并聯(lián)的物-場模型：一個(gè)可控性很差的系統(tǒng)已存在部分不能改變，則可并聯(lián)第二個(gè)場。（2）加強(qiáng)物-場No.16對可控性差的場，用一易控場來代替，或增加一易控場：由重力場變?yōu)闄C(jī)械場或由機(jī)械場變?yōu)殡姶艌?。其核心是由物理接觸變到場的作用。No.17將S2由宏觀變?yōu)槲⒂^。No.18改變S2成為允許氣體或液體通過的多孔的或具有毛細(xì)孔的材料。No.19使系統(tǒng)更具柔性或適應(yīng)性，通常方式是由剛性變?yōu)橐粋€(gè)鉸接，或成為連續(xù)柔性系統(tǒng)。第二類標(biāo)準(zhǔn)解：改變系統(tǒng)No.20駐波被用于液體或粒子定位。No.21將單一物質(zhì)或不可控物質(zhì)變成確定空間結(jié)構(gòu)的非單一物質(zhì)，這種變化可以是永久的或臨時(shí)的。（3）控制或改變頻率No.22使F與S1或S2的自然頻率匹配或不匹配。No.23與F1或F2的固有頻率匹配。No.24兩個(gè)不相容或獨(dú)